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氧化钛系材料的合成及在传感器中的应用

作　者: 丁燕
导　师: 杨文胜
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: titania based materials flower-like lithium titanate -titanium dioxide composite layered cesium titanate humidity sensor lead ion detection
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,没有优良的传感器,现代生产生活就失去了基础,开发具有优良性能的传感器具有非常重要的意义。本论文以氧化钛系材料为研究对象,主要研究了花状结构的钛酸锂-二氧化钛复合材料和层状钛酸铯两类材料,分别应用在湿度检测和铅离子检测中。(1)采用水热方法,通过改变实验条件,合成了不同组成和不同形貌的钛酸锂-二氧化钛复合材料。采用X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)对其进行了分析表征。将上述几种材料分别滴涂到氧化铝陶瓷管上,经老化后构成湿敏传感器。研究表明,钛酸锂摩尔分数为44%,且复合材料形貌为三维花状结构时,其电阻值在11%RH-95%RH之间会有三个数量级以上变化(灵敏度S>1000),且具有较短的响应恢复时间。(2)采用高温固相法制备了层状钛酸铯材料,并用XRD、SEM、电子能谱分析(EDS)、激光粒度分析等方法对其进行了分析表征。层状钛酸铯修饰泡沫镍电极实现了对水中重金属离子铅的测定,且具有检测范围宽、灵敏度高的特点。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-15
第一章绪论  15-31
  1.1 二氧化钛材料概述  15-18
    1.1.1 二氧化钛的结构  15-16
    1.1.2 二氧化钛的性质  16
    1.1.3 二氧化钛的应用  16-18
  1.2 钛酸盐材料概述  18-20
    1.2.1 钛酸盐材料的结构  18-19
    1.2.2 钛酸盐材料的性质  19
    1.2.3 钛酸盐材料的应用  19-20
  1.3 二氧化钛材料在湿度传感器中的应用  20-27
    1.3.1 TiO_2与金属氧化物复合  22-24
    1.3.2 不同形貌的TiO_2湿敏材料  24-25
    1.3.3 TiO_2材料与有机聚合物的复合  25-27
  1.4 吸附材料在重金属检测中的应用  27-30
    1.4.1 吸附材料概述  27-28
    1.4.2 钛酸盐在重金属吸附处理中的应用  28
    1.4.3 吸附材料在重金属检测中的应用  28-30
  1.5 论文的选题意义及研究的主要内容  30-31
    1.5.1 论文的选题意义  30
    1.5.2 论文主要研究内容  30-31
第二章实验部分  31-34
  2.1 实验试剂  31
  2.2 实验仪器  31-32
  2.3 分析测试方法  32-34
    2.3.1 X射线衍射(XRD)分析  32
    2.3.2 场发射扫描电镜(FESEM)分析  32
    2.3.3 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)  32-33
    2.3.4 激光粒度分析  33
    2.3.5 电化学性能测试(三电极体系)  33
    2.3.6 湿敏性能测试  33-34
第三章花状结构钛酸锂-二氧化钛复合材料的合成及其湿敏性能研究  34-51
  3.1 花状钛酸锂-二氧化钛(L-T)复合材料的合成  34
  3.2 钛酸锂-二氧化钛的结构和形貌分析  34-35
    3.2.1 钛酸锂-二氧化钛的XRD表征  34-35
    3.2.2 L-T的形貌表征  35
  3.3 材料的湿敏性能测试  35-45
    3.3.1 老化条件的优化  37-39
    3.3.2 组成对湿敏性能的影响  39-42
    3.3.3 形貌对湿敏性能的影响  42-45
  3.4 湿敏特性的研究  45-50
    3.4.1 感湿特性曲线  45-46
    3.4.2 材料的响应恢复时间  46-47
    3.4.3 湿滞特性  47-48
    3.4.4 湿度温度系数  48-49
    3.4.5 长期稳定性  49-50
  3.5 感湿机理的研究  50
  3.6 本章小结  50-51
第四章层状钛酸盐的合成及在铅离子检测中的应用  51-67
  4.1 层状钛酸铯的制备  51
  4.2 LCT的结构和形貌表征  51-53
    4.2.1 LCT的XRD的分析  51-52
    4.2.2 LCT的形貌分析  52
    4.2.3 LCT的粒度分析  52-53
  4.3 对重金属离子的吸附实验研究  53-54
  4.4 层状钛酸铯作为修饰材料对铅离子检测研究  54-64
    4.4.1 对铅离子的检测  55-56
    4.4.2 速控步骤的研究  56-57
    4.4.3 测试条件的优化  57-60
    4.4.4 检测的线性范围  60-62
    4.4.5 灵敏度和最低检测限  62
    4.4.6 电极的重复使用  62
    4.4.7 不同电极间的平行性  62-63
    4.4.8 干扰实验  63-64
  4.5 检测机理的研究  64-66
  4.6 本章小结  66-67
第五章结论与展望  67-69
  5.1 结论  67
  5.2 论文的创新点  67
  5.3 展望  67-69
参考文献  69-72
研究成果及发表的学术论文  72-73
致谢  73-74
作者及导师介绍  74-75
附件  75-76

氧化钛系材料的合成及在传感器中的应用

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